Denne saken om svikt i medisinsk utstyr er et klassisk eksempel på viktigheten av en systematisk tilnærming til feilsøking av nettkvalitetsproblemer. Historien stammer fra Mike, en selvstendig næringsdrivende som jobber for flere høyteknologiske produksjonsbedrifter.
Problemet
Mike hadde et møte med en bygningsforvalter som var frustrert over det elektriske anlegget. Ingenting av det elektroniske i bygningen så ut til å fungere, ifølge forvalteren, og ingen kunne forstå hvorfor eller komme med en løsning. Bygningsforvalteren fortalte Mike at tre av elektrikerne hadde sagt opp og at han nå hadde et stort problem.
Mike stilte spørsmål for å få bedre oversikt over problemet, men tilbakemeldingene var ikke til hjelp. Fordi Mike alltid følger prinsippet, «Hvis du er i tvil, start ved påvirket last», ba han om å bli tatt med til området i bygningen der problemene var verst.
Visuelle tegn
I et hjørne stod det et stort apparat som utførte en ekstremt viktig testprosedyre. Apparatet var utstyrt med en stor skjerm, et tastatur og en kontrolltavle med flere kabler og slanger som gikk til annet utstyr. Operatørdisplayet viste at testprosedyren var «pågående.»
Ved siden av maskinen stod det en arbeidsbenk for reparasjon av kretskort. På benken var det en loddepistol, et forstørrelsesglass med lys, og en vifte. Grenuttaket på arbeidsbenken var koblet til samme stikkontakt som det store apparatet. Mike observerte at personen ved arbeidsbenken skrudde på viften. I samme øyeblikk gikk operatørskjermen på det medisinske apparatet i svart, og så vistes ordene «program resatt» med store bokstaver på skjermen.
Måling og evaluering
Mike målte spenningen i stikkontakten som forsynte begge lastene. Hans Fluke 87 V industrimultimeter viste 115 V. Bygningsforvalteren gjentok målingen med sitt robuste digitale multimeter Fluke 27 II som viste 118 V. Hvorfor var det forskjell?
Fluke 87V, som gir sann RMS-målinger, gir korrekte, men lavere målinger enn gjennomsnittresponderende instrumenter som Fluke 27 II, på firkantkurver og kurver som ser ut som firkantkurver. Mike koblet til industri-oscilloskopet sitt, Fluke 120B ScopeMeter, og fikk fram spenningskurven. Skjermen viste at kurven var svært flattrykt på toppen; den så mer ut som en firkantkurve enn en sinuskurve. Høyeste målte verdi var bare 135 V istedenfor forventede 162 V.
Mike tegnet et blindskjema av anlegget. Skjemaet viste at transformatoren som forsynte testområdet, sto i motsatt hjørnet av bygningen, nesten 150 meter unna. De fleste lastene på transformatoren var ikke-lineære og trakk høy toppstrøm ved høy spenning. Kombinasjonen av høye toppstrømverdier og høy impedans over lengre tid førte til kraftig spenningsfall på slutten av kretsen, akkurat der testområdet var.
Teori og analyse
Fordi det medisinske apparatets indre kretser opererte på lav likespenning, måtte den indre strømforsyningen ha en diode/kondensator-inngangskrets som krevde en bestemt laveste toppspenning for korrekt drift. Typeskiltet på det medisinske apparatet viste at det trengte en matespenning på mellom 100 og 135 V RMS AC. Ingeniørene som designet apparatet og spesifiserte typeskiltet, antok at matespenningen kom til å være sinusformet og at laveste toppverdi kom til å være 141 V (100 x 1,41). Ettersom målt toppverdi på inngangsspenningen var kun 135 V, brukte apparatet en toppspenning som i utgangspunktet var 6 V lavere enn minimumskravet. Da viften ble skrudd på, reduserte viftemotorens oppstartsstrømstøt spenningen ytterligere, til et punkt der apparatets strømforsyning sluttet å virke. Dette var årsaken til at apparatet ble resatt.
Løsning
Problemet med utflating av spenningsspisser er vanlig i høyteknologibygg. Mange bygninger som fremdeles er i bruk, er ikke designet for håndtere de enorme mengdene datamaskiner og ikke-lineære laster som er vanlige i dag.
I dette tilfellet ble det nødvendig med omfattende omkabling for å redusere spenningsfallet mellom transformatoren og lasten. Ett alternativ kan være å flytte de mest sensitive lastene nærmere transformatoren.